CA04頂部法蘭機(jī)加工工裝

王 軍 王 偉

（.山東核電設(shè)備制造有限公司，山東 海陽 265118）

1 概述

CA04 模塊頂部法蘭板用來支撐RV支撐，法蘭結(jié)構(gòu)為正八邊形，兩平行邊的距離為6000mm。該法蘭分八片預(yù)制，拼焊成為一個(gè)整體后，再整體吊裝并安裝于CA04頂部。，整個(gè)結(jié)構(gòu)總重約7t。4個(gè)支撐面經(jīng)精加工后其厚度和公差要求為28.mm，同時(shí)，需要對(duì)RV 支撐預(yù)埋板部分與RV 支撐接觸的表面進(jìn)行精加工，加工總面積達(dá)到10.0m2.

法蘭面的加工技術(shù)要求為：頂法蘭機(jī)加工表面標(biāo)高為6000.；精加工表面的粗糙度1.6μm；四個(gè)機(jī)加工表面的平面度公差0.127mm，且在長(zhǎng)度300mm范圍內(nèi)不大于0.0254mm；四個(gè)機(jī)加工表面與反應(yīng)堆壓力容器支撐架至少有70%的接觸面；四個(gè)機(jī)加工面的法蘭厚度為28.。

機(jī)床選用需要考慮施工環(huán)境，整個(gè)施工環(huán)境在RV容器腔內(nèi)，空間狹小，所選機(jī)床須考慮既能將表面機(jī)加工，又不會(huì)與周圍部件相干涉。根據(jù)需要采用便攜式機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工。

由于法蘭面標(biāo)高較高，機(jī)床自身高度達(dá)不到要求，同時(shí)機(jī)床加工時(shí)如果有懸空就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)影響加工效果，所以需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行有效地支撐，且支撐的強(qiáng)度要達(dá)到一定大小。支撐架（工裝架）與CA04法蘭筒體焊接部位還要進(jìn)行載荷計(jì)算，避免載荷過大使筒體變形。

2 工裝架設(shè)計(jì)與分析計(jì)算

2.2 工裝架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的工裝架主體為鋼結(jié)構(gòu)，參照鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范及AWS焊接標(biāo)準(zhǔn)，通過將型材、板材焊接或栓接成一個(gè)整體，為便攜式機(jī)床提供穩(wěn)定可靠地現(xiàn)場(chǎng)支撐。法蘭加工工裝架布置見圖1。工裝主要由牛腿、立柱、可調(diào)墊鐵、機(jī)床安裝底座、導(dǎo)軌安裝板等幾部分組成。在CA04筒體內(nèi)壁上焊接8個(gè)牛腿，位置距離法蘭表面約3m處。立柱與機(jī)床安裝底座之間設(shè)立可調(diào)墊鐵，可以快速調(diào)平安裝底座。機(jī)床安裝底座在調(diào)平后通過徑向支撐和下面的焊接板（使用角焊縫與立柱連接）固定。徑向支撐在機(jī)床安裝底座的外端與CA04筒體頂緊后，內(nèi)端使用螺母緊固。機(jī)床安裝底座上面再鋪設(shè)導(dǎo)軌安裝板，安裝板與機(jī)床導(dǎo)軌通過螺栓和頂絲來連接，頂絲用來調(diào)整機(jī)床安裝水平，螺栓連接用于機(jī)床的壓緊固定。立柱與牛腿、立柱與可調(diào)墊鐵通過螺栓連接固定。同時(shí)在八根立柱之間增加斜撐，確保整體工裝的穩(wěn)定性。為了現(xiàn)場(chǎng)使用方便，在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮使用懸臂吊，因此在機(jī)床安裝底座中間設(shè)置吊車安裝底座，使用中間立柱支撐到筒體底部，并使用工字鋼徑向支撐中間立柱。考慮到運(yùn)輸方便，將工裝架的機(jī)床安裝底座一分為二，在組裝時(shí)使用螺栓連接。

2.3 工裝架安裝與使用。1.工裝架運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，在組裝平臺(tái)上將機(jī)床安裝底座使用螺栓連接到一起；2.復(fù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)水準(zhǔn)儀測(cè)量法蘭標(biāo)高，計(jì)算牛腿焊接高度，焊接固定牛腿；3.安裝緊固八根立柱；4.安裝緊固調(diào)整墊鐵；5.焊接立柱之間斜撐；6.整體吊裝機(jī)床安裝底座與中間立柱并緊固中間立柱底座，焊接中間立柱徑向支撐工字鋼；7.扭動(dòng)調(diào)整墊鐵調(diào)節(jié)螺栓，使機(jī)床安裝底座平面度達(dá)到2mm以內(nèi)（使用激光水平儀測(cè)量平面度）；8.焊接連接可調(diào)墊鐵與機(jī)床安裝底座；調(diào)節(jié)固定徑向支撐；9.安裝緊固導(dǎo)軌安裝板和機(jī)床X軸導(dǎo)軌。

2.4 工裝架與筒體焊接部位載荷計(jì)算。由工裝架結(jié)構(gòu)看，工裝架與筒體焊接部位（牛腿）主要受彎剪作用，與CA04內(nèi)壁的焊接的牛腿上的焊接板的厚度為30mm，焊腳高度為8mm，焊縫有效長(zhǎng)度至少為300mm，工裝設(shè)計(jì)總重小于5噸，機(jī)床重量約為3噸，經(jīng)計(jì)算，焊縫受力情況滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。分析計(jì)算如下：

F=9.8kN，考慮到對(duì)中間圓盤及各種連接板的簡(jiǎn)化，為保守起見假設(shè)軌道板的整個(gè)重量由牛腿承受，則取F=40kN進(jìn)行計(jì)算，則M=Fe+Mx，焊縫長(zhǎng)度為436×366的矩形，焊角為8mm。

焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算過程如下：

最大正應(yīng)力：

最大剪應(yīng)力：

由以上計(jì)算結(jié)果可知，8mm焊角高度角焊縫完全滿足強(qiáng)度要求。

結(jié)語

本工裝架結(jié)合實(shí)際情況，為現(xiàn)場(chǎng)便攜式機(jī)床提供了一種穩(wěn)定可靠的支撐，其制造方便簡(jiǎn)潔，考慮了現(xiàn)場(chǎng)承重及安全需要，為大型法蘭的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工提供了有力保障，同時(shí)也為其他大型法蘭加工加工工裝提供了資料和借鑒意義。

[1]GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范[S].

[2]劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004。